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8. 엔진오일 첨가제의 종류와 기능 []
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1. 청정분산제 (Detergents-Dispersants)

청정분산제는 슬러지, 카본, 연료나 엔진오일의 일부가 산화되어 발생하는 슬러지
Precursor를 유중에 분산시켜 엔진의 내구수명에 영향을 미치는 퇴적물이나 마모를 억제
하는 작용을 한다. 퇴적물 생성을 억제하기 위해 여러 가지 청정제나 분산제가 사용되고
Phenate나 Sulfonate의 금속계 청정제 외에 최근에는 호박산아미드류계나 폴리머형의
점도지수향상제(유용성 폴리머)와 같은 무회분산제가 사용되고 있다. 무회분산제의 화학
구조는 일반적으로 분자량 700~3000의 Polybutene등의 유용성기와 Polyamine또는 Polyol
에서 유도된 극성기로 이루어져 있다. 무회분산제 중에는 호박산이미드계가 가장 많이
제조되고 있으며 Polybutene Succinimide가 대표적인 것이다. 유용성기의 Polybutene은
분자량 700~3000 사이로 조정하고 통상은 분자량 약 1000 정도이다.(C원자수 50 이상)
또한 Succinate ester와 Polyalkylenepolyamine 등이 있다.
Ca sulfonate는 가장 많이 이용되고 있는 금속계청정제이며 윤활유 정제과정에서
부생하는 유용성 Mahogany sulfonic acid나 합성 Alkylbenzene의 sulfonation으로
제조된다. 가장 간단한 구조로는 중성 Alkylbenzene sulfonate에서 유용성의 Alkyl기
부분은 C18 ~ C20 내지 그 이상이다. 오일에 대하여 충분한 용해성을 가지는 Sulfonic
Acid의 분자량은 통상 450이상이다.

현재의 윤활유 처방에는 Sulfonate와 같은 금속계분산제와 더불어 우수한 청정성을 가진
염기성금속화합물도 사용되고 있다. 염기성화합물의 중요한 작용은 산중화작용과 산에
의한 부식방지를 한다. 산류는 주로 유연가솔린에서는 염산과 질산이 생기고 이것에 반해
디젤연료에서는 연료 중의 유황이 산화되어 유산이 생긴다. 이런 발생산류를 억제하고자
하는 측면에서 과염기성금속Phenate의 경우는 산화방지성능도 가지고 있다. 경제적으로는
Sulfonate분자의 중화능력을 가능한한 높인 구조로 하는 쪽이 유리하다고 말할 수 있고,
이것에는 Ca sulfonate분자의 우수한 분산성을 이용하는 것으로 가능하다.
과염기성 Sulfonate는 통상 청정제나 방지제 등과 함께 사용되고 부식성의 산을 중화시키
고 또 청정성능에 의해 Supercharger를 장착시킨 디젤엔진의 경우에는 피스톤Deposit를
억제한다. 가솔린엔진에 있어서 우수한 녹방지 성능은 산의 중화작용에 의한 것이다.
과염기성 Phenate는 과잉의 Ca가 탄산염 chain으로 결합되어 있고, 과염기성 sulfonate
처럼 Micelle 중에서 분산되어 있는 것은 아니다. 과염기성Ca alkylphenate도 다른 청정
제나 방지제 등과 함께 사용되며, 부식성의 산을 중화시키고 청정성능에 비해 Superchar-
ger를 장착한 디젤엔진의 고온조전 하에 있어서 피스톤의 Deposit생성을 억제한다.
더욱이 디젤엔진유에 있어서 Phenate는 우수한 산화 및 링고착 방지성능을 가지고 있다.
과염기성 Sulfonate는 염기성에 의해 산을 중화시키며 동시에 산화제로도 작용하여
산화방지제의 성능저하를 초래한다. 과염기성 Phenate의 경우에는 산화방지제의 성능을
저하시키지 않고 실제 산화방지성능을 증가시킨다.


2. 산화방지제(Oxidation Inhibitors)

엔진오일이 산화되면 점성증가 및 엔진 내의 Deposit 및 부식의 원인이 된다. ZnDTP는
대표적인 제품으로 엔진오일은 물론 대부분의 공업용 윤활유에도 사용하고 있다. 기타
특수하게 철도, 천연가스엔진 및 터빈에 있어서는 Hindered Phenol, 방향족 Amine 및
유기유황화물과 같은 무회산화방지제가 ZnDTP대신에 이용되고 있다.


3. 마모방지제 (Wear Inhibitors)

극압제나 내마모첨가제는 마찰금속표면상에 보호막을 형성하고 마모를 방지한다. 실제로
현재의 엔진오일에는 ZnDTP의 처방이 신뢰받고 있다. 산화방지제의 목적뿐만 아니라 부식
이나 극압마모 방지제로서도 사용되고 있다. ZnDTP는 우수한 산화방지제 및 마모방지제의
특성을 유지시켜 주며, 일반적으로 Alcohol 또는 Alkylphenol과 5황화인을 반응시켜 얻은
산을 산화아연으로 중화시켜 아연염을 합성한다.


4. 점도지수향상제(Viscosity Modifiers, Viscosity Index Improvers)

Multigrade(다급점도) 엔진오일은 저온에서 점도(SAE 10W30 경우)가 -20℃에서 측정하는
저온상에서의 규격(Max 3500 cP)범위 내에 있고, 한편 100℃에서 측정하는 고온상에서의
점도도 규격범위 내에 있다. Multigrade엔진오일은 저점도에 유용성의 Polymer를 첨가
하여 제조한다. Polymer를 오일에 첨가하면, 모든 온도 범위내에서 오일의 점도는
증가하며 이 점도 증가의 비율은 고온측이 저온측보다 크다. 따라서, 온도변화에 따라
점도변화를 최소화시켜 주는 매개체가 점도지수향상제이다. 이런 역할로 연료소비의
저감, 오일소모량 감소및 저온시동성 향상 등의 효과를 낸다.

분자량 20,000 ~ 1,000,000 범위의 유용성Polymer로 구성되어 있으며, 측쇄와 주쇄의 차이에 의해 많은 종류가 있고, 일반적으로 비분산형과 분산형이 있다.

윤활유 첨가제의 기술은 화학, 기계, 금속 등의 총체적인 복합기술에 의한 것이라고 할
수가 있다. 기계장치에서 요구되는 다양한 특성과 고기능의 역할을 수행함으로써 효과
적인 윤활성능을 발휘하여 기계장치의 경제적 운용, 안전 및 환경에 큰 영향을 미친다.


-(주)이득-
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